【技术实现步骤摘要】
基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法
本专利技术涉及航天测量
,具体而言涉及一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法。
技术介绍
飞机是航天领域的运输和作业的重要交通工具,舱门边框是属于飞机最大部件机体的一部分,制作舱门边框时,要对初加工成的边框计算铣切余量,输入数控机床铣切掉多余的金属来实现精准装配,然而铣切余量的计算大多由人工完成,测量每个基准点周围的铣切余量,测量工作量大,定位不准,测量精度低,容易导致错误测量,需要多次和铣切,而且边框的大小和材质导致舱门的铣切难度高,浪费人力和物力资源。使用三维扫描仪采集舱门边框的三维点云数据,将舱门边框点云数据与CAD模型进行精准匹配,就能准确计算整个舱门边框轮廓点的铣切余量,指导零部件精确加工,从而实现飞机舱门的精确装配。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法,可以准确计算舱门边框轮廓点的铣切余量,指导零部件精确加工,从而实现飞机舱门的精确装配,解决了舱门边框轮廓点铣切余量计算需求。为达成上述目的,结合图1,本专利技术提出一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法,所述测算方法包括:S1:采用三维扫描设备获取实测舱门边框表面三维点云数据;S2:对获取的实测舱门边框表面三维点云数据进行预处理,去除离群点;S3:选取舱门交点和定位圆孔处的点云,用最小二乘法拟合舱门交点圆孔特征;S4:基于提取的舱门交点圆孔和定位孔特征将实测三维数据与CAD数模 ...
【技术保护点】
1.一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法,其特征在于,所述测算方法包括:/nS1:采用三维扫描设备获取实测舱门边框表面三维点云数据;/nS2:对获取的实测舱门边框表面三维点云数据进行预处理,去除离群点;/nS3:选取舱门交点和定位圆孔处的点云,用最小二乘法拟合舱门交点圆孔特征;/nS4:基于提取的舱门交点圆孔和定位孔特征将实测三维数据与CAD数模粗配准后,再进行加权精配准;/nS5:计算得到实测舱门边框轮廓点;/nS6:计算得到配准后实测边框轮廓点至CAD数模的欧式距离,将此距离作为舱门边框理论铣切余量。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法,其特征在于,所述测算方法包括:
S1:采用三维扫描设备获取实测舱门边框表面三维点云数据;
S2:对获取的实测舱门边框表面三维点云数据进行预处理,去除离群点;
S3:选取舱门交点和定位圆孔处的点云,用最小二乘法拟合舱门交点圆孔特征;
S4:基于提取的舱门交点圆孔和定位孔特征将实测三维数据与CAD数模粗配准后,再进行加权精配准;
S5:计算得到实测舱门边框轮廓点;
S6:计算得到配准后实测边框轮廓点至CAD数模的欧式距离,将此距离作为舱门边框理论铣切余量。
2.根据权利要求1所述的基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法,其特征在于,步骤S2中,所述对获取的实测舱门边框表面三维点云数据进行预处理,去除离群点的过程包括以下步骤:
S21:对于扫描获取的舱门边框表面三维点云数据,依次针对每个点选取k个邻近点,计算该点到其对应的k个邻近点的平均距离,计算得到的所有点到其对应的k个邻近点的平均距离分布符合高斯分布,计算得到该分布的均值和方差;
S22:依次判断每个点到其对应的k个邻近点的平均距离是否在均值和方差确定的范围之外,如果在均值和方差确定的范围之外,将该点判定为离群点,从点云数据集中删除该点。
3.根据权利要求1所述的基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法,其特征在于,步骤S3中,所述选取舱门交点和定位圆孔处的点云,用最小二乘法拟合舱门交点圆孔特征是指,
在舱门边框轮廓三维数据中选取交点圆孔和定位圆孔附近的点,采用最小二乘法将选取点拟合成圆,得到圆心和半径。
4.根据权利要求3所述的基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法,其特征在于,步骤S3中,所述在舱门边框轮廓三维数据中选取交点圆孔和定位圆孔附近的点,采用最小二乘法将选取点拟合成圆,得到圆心和半径的过程包括以下步骤:
S31:在其中一个交点圆孔或定位圆孔附近选取n个点Ni,假设圆心为O,半径为R;
S32:设αi为点Ni到圆心O的距离的平方,令
S33:求F()对圆心坐标和半径的偏导数,令偏导数为0;
S34:对前述方程进行求解得到圆心O的坐标和半径R的取值;
S35:重复步骤S31-S34,直至计算得到所有交点圆孔和所有定位圆孔的特征信息。
5.根据权利要求1所述的基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法,其特征在于,步骤S4中,所述基于提取的舱门交点圆孔和定位孔特征将实测三维数据与CAD数模粗配准的过程包括以下步骤:
S401:根据舱门边框轮廓三维数据中的圆孔圆心O1,在CAD模型上提取对应位置圆孔的圆孔圆心O2;
S402:求出O1到O2的刚性变换矩阵;
S403:采用变换矩阵对整个三维数据进行刚性变换。
6.根据权利要求5所述的基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法,其特征在于,步骤S402中,采用SVD分解法得到刚性变换矩阵。
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员:汪俊,陈红华,魏泽勇,张沅,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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